(57)【要約】【課題】オゾンを簡易な方法で容易かつ確実に分解することができるオゾン分解方法、オゾン分解装置、および、排液中のオゾン濃度を低減可能な処理装置を提供すること。【解決手段】本発明のオゾン分解装置１は、流入口２１と流出口２２とを備える本体部２と、本体部２内の空間を、流入口２１側と流出口２２側とに仕切るように設けられた複数のフィルター部材３とを備えている。各フィルター部材３は、それぞれ、気体が通過可能な支持体３１と、支持体３１の表面に担持された触媒３２とで構成されている。オゾン分解装置１内では、触媒３２の表面で、オゾンと水素イオンとが接触することにより、オゾンが分解される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒の表面で、オゾンと水素イオンとを接触させることにより、前記オゾンを分解することを特徴とするオゾン分解方法。
【請求項２】
前記触媒は、主として貴金属および／または遷移金属酸化物で構成されたものである請求項１に記載のオゾン分解方法。
【請求項３】
前記貴金属は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕまたはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金である請求項２に記載のオゾン分解方法。
【請求項４】
前記遷移金属酸化物は、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＩｒおよびＭｏよりなる群から選択される少なくとも１種を含む酸化物である請求項２に記載のオゾン分解方法。
【請求項５】
前記オゾンの分解は、前記触媒を加熱した状態で行われる請求項１ないし４のいずれかに記載のオゾン分解方法。
【請求項６】
前記水素イオンは、前記触媒に供給された還元剤が前記触媒の表面で分解されることにより生成したものである請求項１ないし５のいずれかに記載のオゾン分解方法。
【請求項７】
前記オゾンと前記還元剤とは、混合された状態で前記触媒に供給される請求項６に記載のオゾン分解方法。
【請求項８】
前記還元剤は、水素ガスまたはメタノールを主成分とするものである請求項６または７に記載のオゾン分解方法。
【請求項９】
前記水素イオンは、前記触媒と異なる第２の触媒に供給された還元剤が前記第２の触媒の表面で分解されることにより生成したものである請求項１ないし５のいずれかに記載のオゾン分解方法。
【請求項１０】
前記第２の触媒は、主として貴金属および／または遷移金属酸化物で構成されたものである請求項９に記載のオゾン分解方法。
【請求項１１】
前記貴金属は、Ｐｔ、Ａｕまたはこれらのうちの少なくとも一方を含む合金である請求項１０に記載のオゾン分解方法。
【請求項１２】
前記遷移金属酸化物は、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＩｒおよびＭｏよりなる群から選択される少なくとも１種を含む酸化物である請求項２に記載のオゾン分解方法。
【請求項１３】
前記第２の触媒の表面で生成した前記水素イオンは、前記触媒と前記第２の触媒との間に設けられた前記水素イオンが通過可能な電解質膜を介して、前記触媒に供給される請求項９ないし１２のいずれかに記載のオゾン分解方法。
【請求項１４】
本体部と、該本体部内に収納された触媒とを有し、
該触媒の表面で、オゾンと水素イオンとを接触させることにより、前記オゾンを分解することを特徴とするオゾン分解装置。
【請求項１５】
前記本体部内に収納され、前記触媒と異なる第２の触媒を有し、
該第２の触媒の表面で、前記本体部内に供給された還元剤を分解することにより、前記水素イオンを生成する請求項１４に記載のオゾン分解装置。
【請求項１６】
前記触媒と前記第２の触媒との間に、前記水素イオンが通過可能な電解質膜を有し、
該電解質膜を介して、前記第２の触媒の表面で生成した前記水素イオンが前記触媒に供給される請求項１４または１５に記載のオゾン分解装置。
【請求項１７】
オゾンを含有する処理剤を用いて、被処理部材の表面の処理を行う処理部と、
該処理部に接続された請求項１４ないし１６のいずれかに記載のオゾン分解装置とを備え、
前記処理部から排出される排出物を前記オゾン分解装置に供給し、前記排出物中に含まれる前記オゾンを分解することを特徴とする処理装置。
【請求項１８】
さらに、水の電気分解によりオゾンを生成するオゾン生成装置を備え、
該オゾン生成装置で生成したオゾンを含有する処理剤を前記処理部に供給するとともに、前記水の電気分解の際に生じる水素ガスを前記オゾン分解装置に供給する請求項１７に記載の処理装置。
【請求項１９】
当該処理装置は、その各部の駆動に要する電力の一部として、前記オゾン分解装置において前記オゾンを分解する際に発生する電気を利用する請求項１７または１８に記載の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン分解方法、オゾン分解装置および処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、オゾンの強力な酸化力を利用して、半導体製造プロセスにおける洗浄やレジスト剥離等が行われるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
ところで、オゾンは、人体に対して有毒なガスであるため、これらの処理後には、未反応のオゾンを何らかの方法で分解する必要がある。
オゾンを分解する方法として、硫化水素や金属硫化物を溶解したアルカリ水溶液等の薬液に接触させる方法がある（例えば、特許文献２参照）。
ところが、かかる方法では、薬液代がかかり、コストが高くつくという問題や、薬液そのものが人体にとって有毒であるという問題もある。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１００６８６号公報
【特許文献２】特開平８−２８１０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、オゾンを簡易な方法で容易かつ確実に分解することができるオゾン分解方法、オゾン分解装置、および、排液中のオゾン濃度を低減可能な処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のオゾン分解方法は、触媒の表面で、オゾンと水素イオンとを接触させることにより、前記オゾンを分解することを特徴とする。
これにより、オゾンを簡易な方法で容易かつ確実に分解することができる。
本発明のオゾン分解方法では、前記触媒は、主として貴金属および／または遷移金属酸化物で構成されたものであることが好ましい。
かかる触媒は、オゾンの分解能に優れる。
【０００６】
本発明のオゾン分解方法では、前記貴金属は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕまたはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金であることが好ましい。
これらのものは、特に、オゾンの分解能に優れたものである。
本発明のオゾン分解方法では、前記遷移金属酸化物は、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＩｒおよびＭｏよりなる群から選択される少なくとも１種を含む酸化物であることが好ましい。
これらのものは、特に、オゾンの分解能に優れたものである。
【０００７】
本発明のオゾン分解方法では、前記オゾンの分解は、前記触媒を加熱した状態で行われることが好ましい。
これにより、オゾンの分解をより迅速に行うことができる。
本発明のオゾン分解方法では、前記水素イオンは、前記触媒に供給された還元剤が前記触媒の表面で分解されることにより生成したものであることが好ましい。
これにより、同一の触媒上で、還元剤の水素イオンへの分解と、オゾンの分解とが行われるようにすることができるので、装置化にあたって、その装置の小型化を図ることができるという利点がある。
【０００８】
本発明のオゾン分解方法では、前記オゾンと前記還元剤とは、混合された状態で前記触媒に供給されることが好ましい。
これにより、オゾンと還元剤とが、予め混合された状態で触媒に供給されるため、オゾンと水素イオンとの接触がより確実かつ均一に生じ、その結果、オゾンがより効率よく分解される。
本発明のオゾン分解方法では、前記還元剤は、水素ガスまたはメタノールを主成分とするものであることが好ましい。
水素ガスやメタノールを主成分とする還元剤は、比較的容易かつ低温で分解して水素イオンを生じ易いことから好ましい。
【０００９】
本発明のオゾン分解方法では、前記水素イオンは、前記触媒と異なる第２の触媒に供給された還元剤が前記第２の触媒の表面で分解されることにより生成したものであることが好ましい。
還元剤の分解とオゾンの分解とを、それぞれ、異なる触媒上で行うため、これらの分解反応が競合することなく、より効率よくかつ確実に行うことができる。これにより、オゾンの分解効率がより高まる。
【００１０】
本発明のオゾン分解方法では、前記第２の触媒は、主として貴金属および／または遷移金属酸化物で構成されたものであることが好ましい。
かかる第２の触媒は、還元剤の分解能に優れる。
本発明のオゾン分解方法では、前記貴金属は、Ｐｔ、Ａｕまたはこれらのうちの少なくとも一方を含む合金であることが好ましい。
これらのものは、特に、還元剤の分解能に優れたものである。
本発明のオゾン分解方法では、前記遷移金属酸化物は、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＩｒおよびＭｏよりなる群から選択される少なくとも１種を含む酸化物であることが好ましい。
これらのものは、特に、還元剤の分解能に優れたものである。
本発明のオゾン分解方法では、前記第２の触媒の表面で生成した前記水素イオンは、前記触媒と前記第２の触媒との間に設けられた前記水素イオンが通過可能な電解質膜を介して、前記触媒に供給されることが好ましい。
これにより、生成した水素イオンを無駄なくオゾンの分解反応に供することができる。
【００１１】
本発明のオゾン分解装置は、本体部と、該本体部内に収納された触媒とを有し、
該触媒の表面で、オゾンと水素イオンとを接触させることにより、前記オゾンを分解することを特徴とする。
これにより、オゾンを簡易な方法で容易かつ確実に分解することができるオゾン分解装置が得られる。
【００１２】
本発明のオゾン分解装置では、前記本体部内に収納され、前記触媒と異なる第２の触媒を有し、
該第２の触媒の表面で、前記本体部内に供給された還元剤を分解することにより、前記水素イオンを生成することが好ましい。
還元剤の分解とオゾンの分解とを、それぞれ、異なる触媒上で行うため、これらの分解反応が競合することなく、より効率よくかつ確実に行うことができる。これにより、オゾンの分解効率がより高まる。
【００１３】
本発明のオゾン分解装置では、前記触媒と前記第２の触媒との間に、前記水素イオンが通過可能な電解質膜を有し、
該電解質膜を介して、前記第２の触媒の表面で生成した前記水素イオンが前記触媒に供給されることが好ましい。
これにより、生成した水素イオンを無駄なくオゾンの分解反応に供することができる。
【００１４】
本発明の処理装置は、オゾンを含有する処理剤を用いて、被処理部材の表面の処理を行う処理部と、
該処理部に接続された本発明のオゾン分解装置とを備え、
前記処理部から排出される排出物を前記オゾン分解装置に供給し、前記排出物中に含まれる前記オゾンを分解することを特徴とする。
これにより、安全性の高い処理装置が得られる。
【００１５】
本発明の処理装置では、さらに、水の電気分解によりオゾンを生成するオゾン生成装置を備え、
該オゾン生成装置で生成したオゾンを含有する処理剤を前記処理部に供給するとともに、前記水の電気分解の際に生じる水素ガスを前記オゾン分解装置に供給することが好ましい。
これにより、水素ガスを処理するための装置を別途設ける必要がなく、このため、処理装置全体の小型化を図ることができるとともに、処理装置のランニングコストの低減を図ることができる。
本発明の処理装置は、その各部の駆動に要する電力の一部として、前記オゾン分解装置において前記オゾンを分解する際に発生する電気を利用することが好ましい。
これにより、被処理部材の処理コスト（処理装置のランニングコスト）の削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のオゾン分解方法、オゾン分解装置および処理装置について、図示の好適実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の処理装置の実施形態を示す概略図である。
本発明の処理装置１０は、オゾンを含有する処理剤を用いて、被処理体（被処理部材）Ｓの表面の処理（例えば有機物の除去等）を行う装置である。
【００１７】
図１に示す処理装置１０は、被処理体Ｓの処理を行う処理室（処理部）１００と、処理室１００にオゾンを供給するオゾン供給装置２００と、処理室１００に水蒸気を供給する水蒸気供給装置３００とを有している。
処理室１００は、気密的に密閉可能となっている。この処理室１００の下部には、処理室１００の内部を所定温度に加熱するために、例えばホットプレート等で構成される加熱手段１２０が設けられている。
【００１８】
処理室１００では、少なくとも水蒸気とオゾンとを含有する混合ガスの雰囲気（処理剤）に被処理体Ｓを晒すことにより、例えば、被処理体Ｓに付着する有機物（例えば、レジスト層等）の分解・除去等が行われる。
処理室１００とオゾン供給装置２００とは、オゾン供給管２１０を介して接続されている。オゾン供給装置２００は、オゾンを、処理室１００に、所望の流量、圧力で供給するための装置である。
【００１９】
オゾン供給装置２００は、例えば、オゾンを収納したボンベ等であってもよいが、本実施形態では、水の電気分解によりオゾンを生成（発生）するオゾン生成装置で構成されている。
また、オゾン供給装置２００には、水を電気分解する際に、オゾンとともにを生成する水素ガス（還元剤）を含有する気体（ガス）を、後述するオゾン分解装置１に供給するための供給管２２０の一端が接続されている。この供給管２２０の他端は、排気管５２０の途中に接続されている。
【００２０】
処理室１００と水蒸気供給装置３００とは、水蒸気供給管３１０を介して接続されている。水蒸気供給装置３００は、気密的に密閉可能となっている。
この水蒸気供給装置３００の内部には、例えば、純水、超純水、イオン交換水、蒸留水、ＲＯ水等の水が収納されている。そして、水蒸気供給装置３００は、その内部に収納された水を、例えば９５〜１３０℃程度に加熱する加熱手段（図示せず）を備えている。
【００２１】
また、処理室１００には、ガス供給管４１０を介してガス供給装置４００が接続されている。図示の構成では、ガス供給管４１０は、処理室１００内において分岐する分岐管４２０ａおよび４２０ｂを備えている。
さらに、処理室１００には、排気管５１０を介して、ミストトラップ装置５００が接続され、このミストトラップ装置５００に、排気管５２０を介して、本発明のオゾン分解装置１が接続されている。
【００２２】
このような処理装置１０を用いて、例えば、次のようにして被処理体Ｓの表面を処理することができる。
まず、被処理体Ｓをカセット１１０に収納し、この状態で、カセット１１０を処理室１００内にセットする。
次に、処理室１００内に、ガス供給装置４００からガス供給管４１０を介して、例えば１００〜２００℃程度に加熱された不活性ガス（例えば窒素ガス等）を処理室１００へ供給しつつ、排気管５１０から排気し、処理室１００内を不活性ガス雰囲気に置換する。
【００２３】
これとほぼ同時に、処理室１００の加熱手段１２０を作動させ、処理室１００の温度を所定温度に設定する。
被処理体Ｓの温度が所定温度（処理室１００内の温度とほぼ同じ）で安定した後、水蒸気供給装置３００から水蒸気供給管３１０を介して処理室１００内に水蒸気を供給する。
また、これとほぼ同時に、オゾン供給装置２００からオゾン供給管２１０を介して処理室１００内にオゾンを供給する。
【００２４】
次に、排気管５１０を閉状態にし、処理室１００内を、例えば５０〜２００ｋｐａ程度に加圧する。なお、水蒸気の温度、圧力や流量、オゾンの流量や圧力等は、処理目的等に応じて適宜設定される。
例えば、処理目的がレジスト層の除去の場合には、次のような条件に設定するのが好ましい。
すなわち、処理室１００内の温度は、９５〜１４０℃程度であるのが好ましい。
【００２５】
また、処理室１００の雰囲気（処理剤）は、少なくとも水蒸気とオゾンとを含み、オゾンに対する水蒸気の体積比（水蒸気／オゾン）は、例えば１〜４程度であるのが好ましい。
さらに、処理室１００内の温度は、オゾンに対する水蒸気の体積比（水蒸気／オゾン）が増加するにつれて高く設定するのが好ましく、具体的には、体積比（水蒸気／オゾン）を０．１大きくする毎に、処理室１００内の温度を、例えば１〜３℃程度上昇させるのが好ましい。
【００２６】
処理室１００を加熱する方法としては、前述したように、処理室１００全体を所定の温度に加熱するための加熱手段１２０を用いる方法の他、例えば、ガス供給装置４００から加熱されたガスを供給する方法、または図示しない赤外線照射装置の輻射熱を用いて被処理体Ｓ自体を加熱する方法等が挙げられ、これらの方法のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることもできる。
被処理体Ｓの処理が終了したら、被処理体Ｓの温度が、例えば４０℃程度まで低下するのを待って、処理槽１００内からオゾン水洗浄槽（図示せず）またはリンス槽（図示せず）へ移動し、被処理体Ｓに洗浄処理を施した後、乾燥する。
【００２７】
一方、処理室１００内の気体（排ガス）は、排気管５１０を介してミストトラップ装置５００に排出され、ここで排ガス（処理室１００から排出された排出物）中のミストを除去する。
さらに、ミストトラップ装置５００で処理された排ガスは、供給管２２０を介して供給された水素ガスを含有するガスと混合され、この混合ガスが排気管５２０を介して、オゾン分解装置１に送られる。
そして、オゾン分解装置１において、混合ガス（排ガス）中に含まれるオゾンが分解される。
また、排気管５２０と供給管２２０との接続部には、バルブ５３０が設けられ、排ガスと水素ガスを含有するガスとの混合比が調整可能となっている。
【００２８】
次に、本発明のオゾン分解装置１について詳述する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明のオゾン分解装置の第１実施形態について説明する。
図２は、本発明のオゾン分解装置の第１実施形態を示す縦断面図である。
図２に示すオゾン分解装置１は、流入口２１と流出口２２とを備える本体部２と、本体部２内の空間を、流入口２１側（上流側）と流出口２２側（下流側）とに仕切るように設けられた複数（本実施形態では、３つ）のフィルター部材３とを備えている。
【００２９】
流入口２１には、排気管５２０が接続され、一方、流出口２２には、排出管５４０が接続されている。
各フィルター部材３は、それぞれ、気体や液体（流体）が通過可能な支持体３１と、支持体３１の表面に担持された触媒３２とで構成されている。
支持体３１は、流体が円滑に通過可能であればよく、その形状（形態）は、特に限定されないが、例えば、多孔質状、メッシュ状、ハニカム状等が挙げられる。
支持体３１の構成材料としては、例えば、炭素、アルミナ、シリカ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、各フィルター部材３において、それぞれ、異なる形状の支持体３１を用いるようにしてもよい。
【００３０】
触媒３２は、オゾンの分解を促進する機能を有するものである。本実施形態では、オゾン分解装置１内（すなわち、触媒３２）に、排ガスと水素ガスを含有するガスとが混合ガスとして供給されると、まず、触媒３２の表面（触媒３２上）で、触媒３２の作用により、下記式（１）に示すように、水素ガスが水素イオンに分解される。
また、触媒３２の表面で、オゾンと水素イオンとが接触することにより、下記式（２）に示すように、オゾンが酸素と水とに分解され、さらに、酸素から、下記式（３）に示すように、水が生成する。
【００３１】
Ｈ２  →  ２Ｈ＋＋２ｅ−  ・・・（１）
Ｏ３＋２Ｈ＋＋２ｅ−  →  Ｏ２＋Ｈ２Ｏ  ・・・（２）
１／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−  →  Ｈ２Ｏ  ・・・（３）
この際、生成した水は、気体（水蒸気）や液体として流出口２２に接続された排出管５４０から、オゾン分解装置１の外部に排出される。
【００３２】
触媒３２としては、触媒作用（触媒能）を有する物質であればよく、有機または無機の触媒を用いることができるが、特に、主として貴金属および／または遷移金属酸化物で構成されたものを用いるのが好ましい。かかる触媒３２は、オゾンの分解能に優れる。
貴金属としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕまたはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金が好ましい。これらのものは、特に、オゾンの分解能に優れたものである。
また、遷移金属酸化物としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｒｅ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｉｒ、ＣｕおよびＡｌよりなる群から選択される少なくとも１種を含む酸化物等が挙げられるが、これらの中でも、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＩｒおよびＭｏよりなる群から選択される少なくとも１種を含む酸化物が好ましい。これらのものも、特に、オゾンの分解能に優れたものである。
【００３３】
このような触媒３２の形状は、図示のように粒状（特に球状）であるのが好ましい。これにより、オゾンや水素ガス（還元剤）との接触面積を増大させることができ、オゾンをより効率よく分解することができる。
この場合、触媒３２の平均粒径は、１ｎｍ〜１０００μｍ程度であるのが好ましく、５ｎｍ〜５００ｎｍ程度であるのがより好ましい。これにより、オゾンや水素ガスとの接触面積を十分に大きいものとすることができる。
【００３４】
また、支持体３１に担持される触媒３２の量は、１ｍｇ〜１０００ｍｇ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、５０ｍｇ〜３００ｍｇ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。
なお、触媒３２の形状は、粒状に限定されず、例えば、塊状等であってもよく、フィルター部材３全体を触媒３２で構成（形成）することもできる。
また、図２に示すように、オゾン分解装置１は、フィルター部材３（触媒３２）を加熱する加熱手段９を有している。この加熱手段９は、オゾンを分解する際に、触媒３２を加熱するものである。オゾンの分解を触媒３２を加熱した状態で行うことにより、オゾンの分解をより迅速かつ確実に行うことができる。
【００３５】
このような加熱手段９は、例えば、ヒーター、赤外線照射手段、高周波付与手段等で構成することができる。
本実施形態では、同一の触媒３２上で、水素ガスの水素イオンへの分解と、オゾンの分解とが行われるように構成されている。このため、オゾン分解装置１の小型化を図ることができるという利点がある。
【００３６】
また、オゾンと水素ガスとが、予め混合された状態で、オゾン分解装置１内（触媒３２）に供給される。このため、オゾンと水素イオン（水素ガス）との接触がより確実かつ均一に生じ、その結果、オゾンがより効率よく分解される。
また、オゾンを分解する際の還元剤として、オゾンを生成する際に副生成物として生成する水素ガスを用いるため、水素ガスを処理（分解や除去）するための装置を別途設ける必要がない。このため、処理装置１全体の小型化を図ることができるとともに、処理装置１のランニングコストの低減を図ることができる。
【００３７】
なお、処理室１００から排出された排出物が液体である場合、この液体の排出物（排液）は、そのままオゾン分解装置１に供給することができる。この場合、排液と水素ガスを含有するガスとが排気管５２０において混合され、オゾンと水素ガスとは、これらを含有する液体としてオゾン分解装置１に供給されることとなる。
また、排出物が気体である場合でも、気体の排出物（排ガス）や水素ガスを含有するガスを適当な溶媒（例えば、水等）に溶解して、オゾンと水素ガスとを含有する液体として、オゾン分解装置１に供給するようにしてもよい。
また、排出物（排ガス、排液）と水素ガスとは、混合することなく、オゾン分解装置１に個別に導入（供給）するようにしてもよい。この場合、供給管２２０が直接、オゾン分解装置１の本体部２に接続される。
【００３８】
また、本実施形態では、還元剤として水素ガスが用いられるが、水素ガスに代えて、例えば、メタノール、エタノールのようなアルコール類や、ジメチルエーテルのようなエーテル類等を用いることもできるが、還元剤としては、水素ガスまたはメタノールを主成分とするものが好適である。水素ガスやメタノールを主成分とする還元剤は、比較的容易かつ低温で分解して水素イオンを生じ易いことから好ましい。
なお、図１に示す処理装置１０において、還元剤として水素ガス以外のものを用いる場合には、例えば、供給管２２０が省略され、還元剤供給手段が、例えば、オゾン分解装置１の本体部２または排気管５２０の途中等に接続される。
【００３９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明のオゾン分解装置の第２実施形態について説明する。
以下、第２実施形態のオゾン分解装置について、前記第１実施形態のオゾン分解装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図３は、本発明のオゾン分解装置の第２実施形態を示す縦断面図である。
【００４０】
図３に示すオゾン分解装置１は、流入口２１ａ、２１ｂと流出口２２ａ、２２ｂとを備える本体部２と、いずれも本体部２内に設けられた電解質膜４と、水素イオン生成部５と、オゾン分解部６とを有している。
流入口２１ａには排気管５２０が、流入口２１ｂには供給管２２０がそれぞれ接続され、一方、流出口２２ａ、２２ｂには、排出管５４０が接続されている。
【００４１】
電解質膜４は、水素イオン（プロトン）が通過可能な膜であり、例えばプロトン（Ｈ＋）の伝導体として機能する有機高分子材料膜等で構成されている。
この有機高分子材料膜の構成材料としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸系樹脂のようなイオン交換樹脂、カルボン酸系フッ素樹脂、ポリテトラフロロエチレン等が挙げられる。
【００４２】
このうち、パーフルオロアルキルスルホン酸系樹脂を主材料として構成される高分子材料膜としては、例えば、Ｎａｆｉｏｎ（デュポン社製）やＦｌｅｍｉｏｎ（旭硝子社製）等を用いることができる。
また、電解質膜（固体電解質膜）４は、水素イオン生成部５およびオゾン分解部６の両側から一部はみ出している。すなわち、電解質膜４の平面積は、水素イオン生成部５およびオゾン分解部６の平面積より大きく設定されている。
【００４３】
この電解質膜４の水素イオン生成部５およびオゾン分解部６からはみ出した部分が、本体部２を構成する第１の枠体２ａと第２の枠体２ｂとにより狭持され、これにより、電解質膜４、水素イオン生成部５およびオゾン分解部６の接合体７が、本体部２に固定されている。
電解質膜４の一方の面側には、電解質膜４に接触して水素イオン生成部５が設けられている。この水素イオン生成部５は、電解質膜４側の触媒層５２と、この触媒層５２を支持する基板５１とで構成されている。
【００４４】
基板５１は、例えば、前述したような還元剤や還元剤の分解により発生するガス（例えば、水蒸気や二酸化炭素等）等を拡散する拡散層としての機能を有するものである。
この基板５１は、例えば、カーボンペーパーのような導電性を有する多孔質体に撥水性物質を付与したもの、スチールウール、アルミニウム（Ａｌ）等で構成されるメッシュ状の金属フォーム、スポンジチタン等の多孔性金属材料等で構成するのが好ましい。これにより、基板５１に集電体としての機能を付与することができる。
【００４５】
触媒層５２は、水素イオン生成部５における還元剤（例えば、水素ガスやメタノール等）の分解を促進する触媒（第２の触媒）を含有する層であり、例えばカーボン粉末のような導電性粉末とパーフルオロアルキルスルホン酸系樹脂のような樹脂とを含有する基材に、第２の触媒が担持されて構成される。
この第２の触媒としては、触媒作用（触媒能）を有する物質であればよく、有機または無機の触媒を用いることができるが、特に、主として貴金属および／または遷移金属酸化物で構成されたものを用いるのが好ましい。かかる第２の触媒は、還元剤の分解能に優れる。
【００４６】
貴金属としては、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｇ、Ａｕまたはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金等が挙げることができるが、これらの中でも、Ｐｔ、Ａｕまたはこれらのうちの少なくとも一方を含む合金が好ましい。これらのものは、特に、還元剤の分解能に優れたものである。
また、遷移金属酸化物としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｒｅ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｉｒ、ＣｕおよびＡｌよりなる群から選択される少なくとも１種を含む酸化物等が挙げられるが、これらの中でも、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＩｒおよびＭｏよりなる群から選択される少なくとも１種を含む酸化物が好ましい。これらのものも、特に、還元剤の分解能に優れたものである。
【００４７】
このような第２の触媒の形状も、粒状（特に球状）であるのが好ましい。これにより、還元剤との接触面積を増大させることができ、水素イオンをより効率よく生成することができる。
この場合、第２の触媒の平均粒径は、１ｎｍ〜１０００μｍ程度であるのが好ましく、５ｎｍ〜５００ｎｍ程度であるのがより好ましい。これにより、還元剤との接触面積を十分に大きいものとすることができる。
触媒層５２に担持される第２の触媒の量は、１ｍｇ〜１０００ｍｇ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、５０ｍｇ〜３００ｍｇ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。
【００４８】
電解質膜４の他方の面側（水素イオン生成部５と反対側）には、電解質膜４に接触してオゾン分解部６が設けられている。このオゾン分解部６は、電解質膜４側の触媒層６２と、この触媒層６２を支持する基板６１とで構成されている。
基板６１は、例えば、オゾンやオゾンの分解により発生するガス（例えば、水蒸気や酸素ガス等）等を拡散する拡散層としての機能を有するものである。
この基板６１には、基板５１と同様のものを用いることができる。
【００４９】
触媒層６２は、オゾン分解部６においてオゾンの分解を促進する触媒を含有する層である。この触媒層６２には、前記第１実施形態の触媒３２と同様の触媒が担持されている。
また、触媒層６２に担持される触媒の量は、１ｍｇ〜１０００ｍｇ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、５０ｍｇ〜３００ｍｇ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。
このような水素イオン生成部５およびオゾン分解部６が、それぞれ、図２に示すように、電解質膜４の異なる面に接合され、一体化することにより接合体７が構成されている。この接合は、例えばホットプレス、接着剤による接着等の方法により行うことができる。
【００５０】
オゾン分解部６の電解質膜４と反対側には、第１の枠体２ａが設けられている。
この第１の枠体２ａには、オゾン分解部６側の面に、複数の溝２３ａがストライプ状に形成されている。この溝２３ａには、流入口２１ａおよび流出口２２ａが連通している。これにより、流入口２１ａおよび溝２３ａを介して、オゾン分解部６に処理室１００から排出された排出物（排ガス）が供給され、排出物中に含まれるオゾンの分解により生成したガス等は、溝２３ａおよび流出口２２ａを介して、オゾン分解部６からオゾン分解装置１外に排出される。
【００５１】
また、水素イオン生成部５の電解質膜４と反対側には、第２の枠体２ｂが設けられている。
この第２の枠体２ｂには、水素イオン生成部５側の面に、複数の溝２３ｂがストライプ状に形成されている。本実施形態では、各溝２３ｂは、第１の枠体２ａに形成された各溝２３ａとほぼ平行に設けられているが、これらの溝２３ａ、２３ｂは、互いにほぼ略直交するように設けるようにしてもよい。
溝２３ｂには、流入口２１ｂおよび流出口２２ｂが連通している。これにより、流入口２１ｂおよび溝２３ｂを介して、水素イオン生成部５に還元剤が供給され、還元剤の分解により生成したガス等は、溝２３ｂおよび流出口２２ｂを介して、水素イオン生成部５からオゾン分解装置１外に排出される。
【００５２】
本体部２（第１の枠体２ａ、第２の枠体２ｂ）の構成材料としては、例えば、カーボンのような炭素材料、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金、ステンレス鋼のような金属材料、アルミナのようなセラミックス材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５３】
また、本実施形態のオゾン分解装置１では、図３に示すように、水素イオン生成部５の基板５１と、オゾン分解部６の基板６１とに、それぞれ、配線を介して外部回路８が接続されている。
本実施形態のオゾン分解装置１では、水素イオン生成部５に還元剤（水素ガス）が供給されると、触媒層５２に担持された触媒（第２の触媒）の表面において、前記式（Ｉ）に示すように分解して、水素イオンと電子とが生成する。
【００５４】
生成した水素イオンは、電解質膜４を介して、また、電子は、外部回路８を介して、オゾン分解部６に移動する（供給される）。
一方、オゾン分解部６に処理室１００から排出された排出物が供給されると、触媒層６２に担持された触媒の表面において、排出物中のオゾンと、水素イオン生成部５から移動した水素イオンおよび電子とが、前記式（２）および（３）に示すように反応して、水（水蒸気）が生成する。
そして、生成した水は、オゾン分解装置１の外部に排出される。
【００５５】
このように、本実施形態では、還元剤の分解とオゾンの分解とを、それぞれ、異なる触媒上で行うため、これらの分解反応が競合することなく、より効率よくかつ確実に行うことができる。これにより、オゾンの分解効率がより高まる。
また、異なる触媒間に、電解質膜が配されているので、生成した水素イオンを無駄なくオゾンの分解反応に供することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、このオゾンを分解する際に生じる電子を、外部回路８に電気として取り出すことができるようになっている。そして、かかるオゾン分解装置１を備える処理装置１０では、オゾン分解装置１で発生した電気を、各部（例えば、オゾン供給装置２００、加熱手段１２０等）の作動に必要な電力の一部として利用可能となっている。これにより、被処理体Ｓの処理コスト（処理装置１０のランニングコスト）の削減を図ることができる。
【００５７】
なお、オゾン分解装置１で発生した電気は、そのまま処理装置１０の各部に供給するようにしてもよいし、外部回路８中に蓄電池を設け、蓄電した後、処理装置１０に供給するようにしてもよい。
また、第２実施形態においても、前記第１実施形態と同様に、触媒層５２に担持された触媒および／または触媒層６２に担持された触媒を加熱するための加熱手段を設けることができる。これにより、使用済みの処理液中に含まれるオゾンをより効率よく分解することができる。
【００５８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明のオゾン分解装置の第３実施形態について説明する。
以下、第３実施形態のオゾン分解装置について、前記第１および第２実施形態のオゾン分解との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図４は、本発明のオゾン分解装置の第３実施形態を示す縦断面図である。
図４に示すオゾン分解装置１は、本体部２内に、複数（本実施形態では、３つ）の接合体７が併設されている。こにより、より効率よくオゾンの分解が可能となっている。
【００５９】
以上、本発明のオゾン分解方法、オゾン分解装置および処理装置の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、本発明のオゾン分解装置および処理装置の各部の構成は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものに置換することができる。
また、本発明は、各前記実施形態のうちの任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【実施例】
【００６０】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．オゾン分解装置の製造
（実施例１）
図２に示すオゾン分解装置を製造した。
各部の仕様は、以下に示す通りである。
・本体部
構成材料：ステンレス鋼
・フィルター
設置数  ：３つ
・支持体
構成材料：アルミナ
形状    ：ハニカム形状
平均厚さ：５ｍｍ
・触媒
構成材料：Ｐｔ（貴金属）
形状    ：粒状
平均粒径：５００ｎｍ
担持量  ：３００ｍｇ／ｃｍ２
温度    ：８０℃
（実施例２）
触媒の構成材料をＣｒ２Ｏ３（遷移金属酸化物）に代えた以外は、前記実施例１と同様にして、オゾン分解装置を製造した。
【００６１】
（実施例３）
図３に示すオゾン分解装置を製造した。
各部の仕様は、以下に示す通りである。
・本体部
構成材料：ステンレス鋼
・接合体
・電解質膜
構成材料：Ｎａｆｉｏｎ（デュポン社製）
平均厚さ：１ｍｍ
・水素イオン生成部
・基板
構成材料：炭素
形状    ：多孔質
平均厚さ：０．５ｍｍ
・触媒層
平均厚さ：０．１ｍｍ
・基材
構成    ：カーボン粉末とパーフルオロアルキルスルホン酸系樹脂とを含有        ・触媒
構成材料：Ｐｔ−Ｒｕ合金（貴金属）
形状    ：粒状
平均粒径：５００ｎｍ
担持量  ：１００ｍｇ／ｃｍ２
・オゾン分解部
・基板
構成材料：炭素
形状    ：多孔質
平均厚さ：０．５ｍｍ
・触媒層
平均厚さ：０．１ｍｍ
・基材
構成    ：カーボン粉末とパーフルオロアルキルスルホン酸系樹脂とを含有        ・触媒
構成材料：Ｐｔ（貴金属）
形状    ：粒状
平均粒径：５００ｎｍ
担持量  ：１００ｍｇ／ｃｍ２
温度    ：８０℃
（実施例４）
水素イオン生成部の触媒の構成材料をＰｔＯ（遷移金属酸化物）に、また、オゾン分解部の触媒の構成材料をＰｄ（貴金属）に代えた以外は、前記実施例３と同様にしてオゾン分解装置を製造した。
【００６２】
（比較例１）
フィルター部材の支持体の構成材料をポリイミドに代え、触媒の担持を省略した以外は、前記実施例１と同様にして、オゾン分解装置を製造した。
（比較例２）
オゾン分解部において触媒の担持を省略した以外は、前記実施例３と同様にして、オゾン分解装置を製造した。
【００６３】
２．評価
各実施例および各比較例のオゾン分解装置に、それぞれ、オゾン濃度１０ｐｐｍのオゾン水および水素ガス濃度４ｐｐｍの水素水を供給して、オゾンの分解を行った。
実施例１、２および比較例１のオゾン分解装置には、それぞれ、オゾン水と水素水との混合液を流量１Ｌ／ｍｉｎで供給した。
また、実施例３、４および比較例２のオゾン分解装置には、それぞれ、オゾン水と水素水とを、別々に流量１Ｌ／ｍｉｎで供給した。
そして、各実施例および各比較例のオゾン分解装置の廃液中のオゾン濃度を、それぞれ測定した。
【００６４】
その結果、各実施例のオゾン分解装置から回収された廃液中のオゾン濃度は、いずれも、各比較例のオゾン分解装置から回収された廃液中のオゾン濃度より明らかに低い値であった。
特に、実施例３および４のオゾン分解装置から回収された廃液中のオゾン濃度は、低い値を示した。
【００６５】
また、各実施例のオゾン分解装置では、いずれも、水素水に代えてメタノール水溶液を用いても、前記と同様にオゾンの分解が可能であった。
また、触媒の構成材料を代えて、前記各実施例と同様にしてオゾン処理装置を製造し、前記と同様にして評価を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。
また、図４に示すオゾン処理装置を製造し、前記と同様にして評価を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の処理装置の実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明のオゾン分解装置の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図３】本発明のオゾン分解装置の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図４】本発明のオゾン分解装置の第３実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１……オゾン分解装置  ２……本体部  ２ａ……第１の枠体  ２ｂ……第２の枠体  ２１、２１ａ、２１ｂ……流入口  ２２、２２ａ、２２ｂ……流出口  ２３ａ、２３ｂ……溝  ３……フィルター部材  ３１……支持体  ３２……触媒  ４……電解質膜  ５……水素イオン生成部  ５１……基板  ５２……触媒層  ６……オゾン分解部  ６１……基板  ６２……触媒層  ７……接合体  ８……外部回路  ９……加熱手段  １０……処理装置  １００……処理室  １１０……カセット  １２０……加熱手段  ２００……オゾン供給装置  ２１０……オゾン供給管  ２２０……供給管  ３００……水蒸気供給装置  ３１０……水蒸気供給管  ４００……ガス供給装置  ４１０……ガス供給管  ４２０ａ、４２０ｂ……分岐管  ５００……ミストトラップ装置  ５１０……排気管  ５２０……排気管  ５３０……バルブ  ５４０……排出管  Ｓ……被処理体
【図１】
2006218351.tif 000003
【図２】
2006218351.tif 000004
【図３】
2006218351.tif 000005
【図４】
2006218351.tif 000006